化工原理填料精馏塔课程设计_图文
设计任务书
一、设计题目
丙酮-水连续精馏塔设计
二、设计条件
⑴处理量10000kg/h，进料含丙酮70%
⑵塔顶操作压力常压（绝压），饱和液体进料
⑸填料塔精馏设计
⑹塔顶产品丙酮浓度不低于96%（质量分率）
塔底釜液丙酮不高于10%（质量分率）
三、设计任务书的要求
1.目录
2.绪论（简述选取的设计方案依据、主要设备的特征与比较）
3.设备的物料计算
4.设备的热量计算
5.设备的工艺计算
6.设备的结构计算
7.流体阻力的校核
8.辅助设备的选型
9.结束语（对本设计的评价、建议）
10.参考文献
四、设计图纸内容
1.操作装置的工业流程图（3#图纸）
2.主要设备的结构装配图（2#图纸）
目录
绪论........................................................................–1 –第一章．流程的确定和说明..........................................–2 –一．加料方式............................................................–2 –二．进料状况............................................................–2 –三．塔顶冷凝方式......................................................–2 –四．回流方式............................................................–2 –五．加热方式............................................................–3 –六．加热器...............................................................–3 –第二章精馏塔的设计计算..........................................–4 –一．操作条件与基础数据.............................................–4 –2.1.1.操作压力.........................................................–4 –2.1.2.气液平衡关系及平衡数据....................................–4 –二．精馏塔的工艺计算................................................–5 –2.2.1.物料横算.........................................................–5 –2.2.2.热量衡算.........................................................–8 –2.2.3.理论塔板数的计算 (11)
三．精馏塔主要尺寸的设计计算 (13)
2.3.1.精馏塔设计的主要依据和条件 (13)
2.3.2.塔径设计计算 (15)
2.3.3.填料层高度设计计算 (18)
第三章．附属设备及主要附件的选型计算 (21)
一．冷凝器 (21)
二．再沸器 (22)
三．塔内其他构件 (22)
3.3.1.接管管径的计算和选择 (22)
3.3.2.除沫器 (24)
3.3.3.液体分布器 (25)
3.3.4．液体再分布器 (26)
3.3.5．填料支撑板的选择 (26)
3.3.6．塔釜设计 (27)
3.3.7．塔的顶部空间高度 (27)
3.3.8．手孔的设计 (27)
3.3.9．裙座的设计 (27)
四．精馏塔高度计算 (28)
第四章．设计结果的自我总结与评价 (29)
一．精馏塔主要工艺尺寸与主要设计参数汇总表 (29)
二．设计结果的自我总结与评价 (29)
附录 (31)
一．符号说明 (31)
二．参考文献 (32)
绪论
在化学工业和石油工业中广泛应用的诸如吸收、解吸、精馏、萃取等单元操作中，气液传质设备必不可少。塔设备就是使气液成两相通过精密接触达到相际传质和传热目的的气液传质设备之一。
塔设备一般分为级间接触式和连续接触式两大类。前者的代表是板式塔，后者的代表则为填料塔，在各种塔型中，当前应用最广泛的是筛板塔与浮阀塔。
填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备。填料塔的塔
身是一直立式圆筒，底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支
承板上。填料的上方安装填料压板，以防被上升气流吹动。液体从塔顶经液体
分布器喷淋到填料上，并沿填料表面流下。气体从塔底送入，经气体分布装置（小直径塔一般不设气体分布装置）分布后，与液体呈逆流连续通过填料层的
空隙，在填料表面上，气液两相密切接触进行传质。填料塔属于连续接触式气
液传质设备，两相组成沿塔高连续变化，在正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相。
当液体沿填料层向下流动时，有逐渐向塔壁集中的趋势，使得塔壁附近的
液流量逐渐增大，这种现象称为壁流。壁流效应造成气液两相在填料层中分布
不均，从而使传质效率下降。因此，当填料层较高时，需要进行分段，中间设
置再分布装置。液体再分布装置包括液体收集器和液体再分布器两部分，上层
填料流下的液体经液体收集器收集后，送到液体再分布器，经重新分布后喷淋
到下层填料上。
填料塔具有生产能力大，分离效率高，压降小，持液量小，操作弹性大等优点。填料塔也有一些不足之处，如填料造价高；当液体负荷较小时不能有效地润湿填料表面，使传质效率降低；不能直接用于有悬浮物或容易聚合的物料；对侧线进料和出料等复杂精馏不太适合等。
本次课程设计就是针对丙酮-水体系而进行的常压二元填料精馏塔的设计及相
关设备选型。
由于数据有限，本次填料选取数据较为完整的陶瓷拉西环。
第一章流程的确定及说明
一.加料方式
加料方式有两种：高位槽加料和泵直接加料。采用高位槽加料，通过控制液位高度，可以得到稳定的流量和流速，通过重力加料，可以节省一笔动力费用，但由于多了高位槽，建设费用相应增加；采用泵加料，受泵的影响，流量不太稳定，流速也忽大忽小，从而影响了传质效率，但结构简单，安装方便。如果采用自动控制泵来控制泵的流量和流速，其控制原理较复杂，且设备操作费用高。本设计采用高位槽进料。
二.进料状况
进料状况一般有冷液进料和泡点进料。对于冷液进料，当组成一定时，流量一定，对分离有利，省加热费用，但其受环境影响较大；而泡点进料时进料温度受季节、气温变化和前段工序波动的影响，塔的操作比较容易控制。此外，泡点进料时，基于恒摩尔流假定，精馏段和提镏段的塔径基本相等，无论是设计计算还是实际加工制造这样的精馏塔都比较容易。综合考虑，设计上采用泡点进料。
三.塔顶冷凝方式
塔顶冷凝采用全凝器，塔顶出来的气体温度不高，用水冷凝。
四.回流方式
回流方式可分为重力回流和强制回流。对于小塔型，回流冷凝器一般安装在塔顶，其优点是回流冷凝器无需支撑结构，其缺点是回流冷凝器回流控制较难。如果需要较高的塔处理量或塔板数较多时，回流冷凝器不适合于塔顶安装，且塔顶冷凝器不易安装、检修和清理。在此情况下，可采用强制回流，塔顶上升蒸汽量采用冷凝器以冷回流流入塔中。本次设计为小型塔，故采用重力回流。
五.加热方式
加热方式分为直接蒸汽加热和间接蒸汽加热，直接蒸汽加热时蒸汽直接由塔底进入塔内，由于重组分是水，故省略加热装置。但在一定的回流比条件下塔底蒸汽对回流液有稀释作用，使理论塔板数增加，费用增加。间接蒸汽加热时通过加热器使釜液部分汽化，维持原来的浓度，以减少理论板数，缺点是增加加热装置。本次设计采用间接蒸汽加热。
六.加热器
采用U型管蒸汽间接加热器，用水蒸气作加热剂。因为塔较小，可将加热器放在塔内，即再沸器。这样釜液部分汽化，维持了原有浓度，减少理论塔板数。
第二章 精馏塔的设计计算
一.操作条件及基础数据 2.1.1操作压力
精馏操作按操作压力可分为常压，加压和减压操作，精馏操作中压力影响非常大。当压力增大时，混合液的相对挥发度将减小，对分离不利；当压力减小时，相对挥发度将增大，对分离有利。
由于丙酮-水体系对温度的依赖性不强，常压下为液态，为降低塔的操作费用，操作压力选为常压101.325kPa 。
2.1.2汽液平衡时，x 、y 、t 数据
⑴理想系统 Antoine 方程
C
T B
A P +-
= lg 式中: P ——在温度T 时的饱和蒸汽压 mmHg ；
T ——温度 ,℃； A 、B 、C ——Antoine 常数
表2-1-2 ⑴ 丙酮的Antoine 常数 名称 A B C 丙酮 6.35647 1277.03 237.23 水
7.07406
1657.46
227.02
⑵非理想系统
表2-1-2 ⑵ 常压下丙酮-水气液平衡与温度关系
得出丙酮—水的温度-组成相图如下
三． 精馏工艺计算
2.2.11. 物料衡算图（如图）
2．物料衡算
已知：'F =10000kg/h ， 质量分数：'F x =70%, '
D x =96.0%, 'W x =10.0%
丙酮M =58.08kg/kmol, 水M =18.02kg/kmol
进料液、馏出液、釜残液的摩尔分数分别为F x 、D x 、W x ： F x =
0.4200
.18/3008.58/7008
.58/70=+
D x =0.882
02.18/408.58/9608
.58/96=+
W x =
330.002
.18/9008.58/1008
.58/10=+
进料平均相对分子质量:F M =0.420×58+(1-0.420)×18=34.8kg/kmol 原料液： F=
34.84
10000
=287.36kmol/h 总物料： F=W+D (1)
易挥发组分： F F x =D D x +W W x (2)
由（1）、（2）代入数据解得： D=130.99kmol/h W=156.37kmol/h 塔顶产品的平均相对分子质量：
D M =58×0.882+18×（1-0.882）=53.28kg/kmol 塔顶产品质量流量：
'D =D M D=53.28×130.99=6976.74kg/h 塔釜产品平均相对分子质量：
W M =58×0.033+18×（1-0.033）=19.32kg/kmol 塔釜产品质量流量：
'W =W W M =156.37×19.32=3021.06kg/h
3.物料衡算结果
表2-2-1(1) 物料衡算结果表
塔顶出料 塔底出料 进料 质量流量/（kg/h ）
6976.74 3021.06 10000
质量分数/% 96 10 70 摩尔流量/(kmol/h)
130.99 156.37 287.36 摩尔分数/% 88.2 3.3 42.0
4.塔顶气相、液相，进料和塔底的温度分别为：VD t 、LD t 、F t 、W t
查表2-1-2（1），用内插法算得： 塔顶： 58.2
-57.558.2
0.80-0.900.80-0.882-=
LD t =?LD t 57.63℃ 58.2
-57.557.50.898-0.9350.882-0.935VD
t -=
=?VD t 58.50℃ 塔釜： 8
.755.865.8605.002.00.03302.0--=
--W
t =?W t 81.86℃ 进料：
60.4
60.4
-60.00.40-0.4200.40-0.50-=F t =?F t 60.32℃
精馏段平均温度： 1t =2F VD t t +=2
60.32
58.50+=59.41℃ 提馏段平均温度： 2t =
2
60.32
86.182+=
+F W t t =71.09℃ 5.平均相对挥发度α
在F t 温度下丙酮和水的饱和蒸汽压分别为： 精馏段： 1t =59.41℃
0.874
-0.859.874
00.70-0.600.7059-59.759-59.411
1-=-=y x ?%52.68%,64.1411==y x 提馏段： 2t =71.09℃
%03.96%,53.7755
.0624.0755
.010.005.010.050.6680.5750.6671.092222==?--=--=--y x y x
将2121,,,y y x x 分别代入x
x
y )1(1-+=
αα得：36.72,47.321==αα
∴9.7436.7247.321=?=?=ααα
6.回流比的确定
由于是泡点进料，F q x x ==0.420
q
q
q x x y )1(1-+=
αα=
420
.0)174.9(1420
.074.9?-+?=0.8758
q
q q D x y y x R --=
min =
420
.087.087
.0882.0--= 0.014
该种方法算得最小回流比太小，不适用。舍去。从同组同学数据中得到最小回流比R=0.08969
一般操作回流比取最小回流比的1.1~2倍，本设计取1.8倍。 即R=1.8min R =1.8?0.08969=0.16 L=R ·D=0.16×130.99=20.96kmol/h 'L =L+q ·F=20.96+1×287.36=308.32kmol/h 'V =V=（R+1）D=（0.16+1）×130.99=151.95kmol/h
2.2.2热量衡算
1. 热量示意图（图略）
2. 加热介质的选择
常用的加热剂有饱和水蒸气和烟道气。饱和水蒸气是一种应用最广泛的加热剂。由于饱和水蒸气冷凝时的传热系数很高，可以通过改变蒸汽压力控制加热温度。燃料燃烧所排放的烟道气温度可达100~1000℃，适合于高温加热。烟道气的缺点是比热容及传热系数较低，加热温度控制困难。本设计选用300kPa （温度为133.3℃）的饱和水蒸气做加热介质。水蒸气易获得、清洁、不易腐蚀加热管，不但成本会相应降低，塔结构也不会复杂。
3. 冷却剂的选择
常用的冷却剂是水和空气，应因地制宜地加以选用。受当地气温限制，冷却水一般为10~25℃.如需冷却到较低温度，则需采用低温介质，如冷冻盐水、氟利昂等。
本次设计选用25℃的冷却水，选升温10℃，即冷却水的出口温度为35℃。
4. 热量衡算
已求得：
=LD t 57.63℃ =VD t 58.50℃ =W t 81.86℃ =F t 60.32℃
精馏段平均温度： 1t =2
F
VD t t +=59.14℃ 提馏段平均温度： 2t =
=+2
F
W t t 71.09℃ LD t 温度下: 1p C =135.91kJ/(kmol ·K)； 2p C =76.04kJ/(kmol ·K)； ()D p D p pD x C x C C -+?=121
=135.91×0.882+76.04×(1-0.882)
=128.82kJ/(kmol ·K)；
W t 温度下： 1p C =140.77kJ/(kmol ·K)； 2p C =76.27kJ/(kmol ·K)； ()W p W p pW x C x C C -+?=121
=140.77×0.033+76.27×(1-0.033)
=78.40kJ/(kmol ·K)
LD t 温度下： 1γ=525kJ/kg ； 2γ=2812.5kJ/kg ； ()D D x x -+?=121γγγ
=525×0.882+2812.5×（1-0.882）
=794.93kJ/kg
塔顶： ()D D D x M x M M -+?=121 =58×0.882+18×(1-0.882) =53.28kg/kmol （1）0℃时塔顶气体上升的焓V Q
塔顶以0℃为基准， D D pD V M V t C V Q ??+??=γ
=151.95×128.82×57.63+151.95×794.93×53.28 =7563731.70kJ/h （2）回流液的焓R Q
=VD t 58.50℃温度下：
1p C =135.88kJ/(kmol ·K)； 2p C =75.99kJ/(kmol ·K)；
()D p D p p x C x C C -+?=121
=135.88×0.882+75.99×(1-0.882)
=128.81kJ/(kmol ·K)
VD p R t C L Q ??== 20.96×128.81×57.40=154971.83kJ/h （3）塔顶馏出液的焓D Q 因馏出口与回流口组成一样，所以
LD p D t C D Q ??==130.99×128.81×57.63=972380.73kJ/h （4）冷凝器消耗的焓C Q
D R V C Q Q Q Q --==7563731.70-154971.83-972380.73=6436379.14kJ/h
（5）进料口的焓F Q
F t 温度下：1p C =135.81kJ/(kmol ·K)； 2p C =75.95kJ/(kmol ·K)； ()F p F p p x C x C C -+?=121
=135.81×0.42+75.95×(1-0.42)
=101.09kJ/(kmol ·K)
所以 F p F t C F Q ??==287.36×101.09×60.32=1745395.23kJ/h (6)塔底残液的焓W Q
W p W t C W Q ??==156.37×101.09×81.86=1293997.31kJ/h
（7）再沸器B Q
塔釜热损失为10%，则η=0.9
设再沸器损失能量 B Q Q 1.0=损， D W C F B Q Q Q Q Q Q +++=+损 加热器的实际热负荷
F D W C B Q Q Q Q Q -++=9.0
=6436379.14+1293997.31+972380.73-1745397.23=6957359.95
B Q =7730399.94kJ/h （8）热量衡算结果
表2-2-2（1） 热量衡算表 项目 进料
冷凝器 塔顶馏出液
塔底残液
再沸器 平均比热 /11
--??K kmol
kJ 101.09 —
128.81 101.09
—
热量Q/1
-?h kJ
1745395.23 6436379.14 972380.73 1293997.31 7730399.94
2.2.3理论塔板数计算
1.板数计算
本次设计采用图解法 精馏段操作线方程： 61.0==
D
L
R 76.0138.01
16.0882.0116.016.011111+=+++=+++=
---n n D n n x x R x x R R y 提馏段操作线方程：
9717.0156.37
151.95''
===W V R
0.0342.0299717
.0033.09717.019717.011-=-+='-'+'=
+n n W n n x x R x x R R y 因为饱和液体进料（即泡点进料），所以q=1.
图2-2-3 理论板数图解法
8.4=∴T N （不含再沸器）
进料板4=F N 精馏段2.9块，提馏段1.9块。
2.塔板效率
表2-2-3（1） 不同温度下丙酮-水黏度（mPa ·s ） 温度℃ 50 60 70 80 90 100 丙酮μ
0.26 0.233 0.215 0.198 0.185 0.171 水μ
0.5494
0.470
0.406
0.355
0.315
0.283
全塔的平均温度：
2
86
.8163.572+=+=
W D t t t =59.75℃， 由表2-2-3（1），利用内插法计算得：
033.0=W
x 420.0=F x 882.0=D x
丙酮：
26
.0233.026
.050605075.59--=
--丙酮μ =?丙酮μ0.234 mPa ·s 水：
549
.0470.0549.0506050
75.59--=--水
μ =?水μ0.477 mPa · 因为∑=Li i L x μμ
所以，()263.0477.0882.01234.0882.0=?-+?=LD μ mPa ·s ()469.0477.0033.01234.0033.0=?-+?=LW μ mPa ·s ().3750477.042.01234.042.0=?-+?=F μ mPa ·s 全塔液体平均黏度：
366.02
469
.0263.02
=+=
+=
LW
LD L μμμ mPa ·s
三.精馏塔主要尺寸的设计计算 2.3.1.精馏塔设计的主要依据和条件
表2-3-1（1）丙酮-水在不同温度下的密度
温度℃
()1/-?ml g 丙酮ρ
()1/-?ml g 水ρ
D t =57.63 0.742 0.987 W t =81.86
0.696 0.970 F t =60.32
0.736
0.983
见《化工原理书》附录五P361及附录三P359
1. 塔顶条件下的流量和物性参数
()D D D x M x M M -+=121=58×0.882+18×(1-0.882)=53.28kg/kmol
987
.096
.01742.096.011
2
'
1
'1
-+
=
-+
=
ρρρD
D
L x x =1.3343mL/g 1L ρ=0.7495g/mL=749.53/m kg
()
63.5715.273314.828
.53325.1011+??==
RT M p D V ρ=1.9633/m kg V M V D ?=1=53.28×151.95=8095.896kg/h
96.2028.531?=?=L M L D =1116.749kg/h
2. 进料条件下的流量和物性参数
()F F F x M x M M -+=121=58×0.42+18×(1-0.42)=34.8kg/kmol
()
32.6015.273314.88
.34325.1012+??==RT M p F V ρ=1.27183/m kg 983
.0420
.01736.0420.0112
'
1
'2-+
=
-+
=
ρρρF
F
L x x =1.1607mL/g 2L ρ=0.8616g/mL=861.63/m kg
V M V V F ?==2'2=34.8×151.95=5287.86kg/h 精馏段：96.208.342?=?=L M L F =729.408kg/h 提馏段：32.3088.34''2?=?=L M L F =10729.536kg/h
3. 塔底条件下的流量和物性参数
()w w w x M x M M -+=121=58×0.033+18×(1-0.033)=19.32kg/kmol
()
86.8115.273314.832
.19325.1013+??==RT M p W V ρ=0.66123/m kg 970
.0033
.01696.0033.0112
'
1
'3-+
=
-+
=
ρρρW
W
L x x =1.0443mL/g 3L ρ=0.9576g/mL=957.63/m kg
''3V M V W ?==19.32×151.95=2935.674kg/h
32.30832.19''3?=?=L M L W =5956.742kg/h
4. 精馏段的流量和物性参数
2
2718
.1963.12
2
1+=
+=
V V V ρρρ=1.61743/m kg
2
6
.8615.7492
2
1+=
+=
L L L ρρρ=805.553/m kg
286
.5287896.8095221+=
+=V V V =6691.878kg/h 2
408
.729749.1116221+=
+=
L L L =923.0785kg/h 5. 提馏段的流量和物性参数
2
6612
.02718.12
3
2'+=
+=V V V ρρρ=0.96653/m kg
2
6
.9575.7492
3
2'+=
+=
L L L ρρρ=853.553/m kg
2674.293586.52872'3'2'
+=+=V V V =4111.767kg/h
2
742
.5956536.107292'3'2'
+=+=L L L =8343.139kg/h
6.体积流量
塔顶：s m V V v a /1456.13600
963.1896
.8095311
1=?=
=ρ
进料：s m V V v a /1549.13600
2718.186
.528732
'
22=?=
=ρ
塔底：s m V V v a /2333.13600
6612.0674
.293533
'
33=?=
=
ρ
精馏段：s m V V V a a a /15025.12
1549
.11456.12321=+=+= 提馏段：s m V V V a a a /1941.12
2333
.11549.12332'
=+=+=
2.3.2.塔径设计计算
1.填料选择
填料塔内所用的填料应根据生产工艺技术的要求进行选择，并对填料的品种、 材质及尺寸进行综合考虑，应尽量选用技术资料齐全，使用性能成熟的新型塔填料。对性能相近的填料，应根据它们的特点进行技术、经济评价，使所选用的填料既能满足生产要求，又能使设备的投资和操作费用最低或较低。
填料是填料塔中汽液接触的基本构件，其性能的优劣是决定填料塔操作性能的主要因素，因此，塔填料的选择是填料塔设计的重要环节。对填料的基本要求有比表面积和孔隙率较大，堆积密度较小，有足够的机械强度，有良好的化学稳定行及液体的湿润性，价格低廉等。
根据现有数据，本设计选用25×25×2.5mm 瓷质乱堆拉西环填料。
2.塔径设计计算
表2-3-2（1）填料尺寸性能
根据流量公式可计算塔径，即u
V D S
π4= (1)精馏段
21
2
155.8056174.1878.66910785.923??
? ??=???
?
??L
V V L ρρ=0.006 由图查得纵坐标为
263.02
.02=???
? ??L L V
f g u μρρφ? 已知填料因子1450-=m φ 精馏段平均温度： 1t =
2
F
VD t t +=59.14℃ =L ρ=805.553/m kg ,3/332.982m kg =水ρ
8203.0==
∴水
ρρ?L
=L μ0.366mPa ·s
泛点气速 s m g u L
V L
f /081.2366.06174.18203.045055
.80581.9263.0263.02
.02
.0=?????=
=
μφ?ρρ
对于散装填料，其泛点速率经验值85.0~5.0/=F u u ，取0.7，则u=0.7×2.081=1.457m/s
m u V D S 00.1457
.114.315025
.144=??==
π 圆整后：塔径为1.00m (2)提馏段：
21
2
1
''
''
55.8539665.0767
.4111139.8343??
? ??=
???
? ??L
V
V L ρρ=0.068 由图查得纵坐标为 163.02
.0''
2=???
? ??L L
V
f g u μρρφ? 已知填料因子1450-=m φ 提馏段平均温度： 2t =
09.712
=+F
W t t ℃ =L ρ=853.553/m kg ,3/540.971m kg =水ρ 879.0==
∴水
ρρ?L
=L μ0.366mPa ·s 泛点气速 s m g u L
V L
f /959.1366
.09665.045055
.85381.9163.0163.02
.02
.0''=????=
=
μφ?ρρ 对于散装填料，其泛点速率经验值85.0~5.0/=F u u ，取0.7，则
u=0.7×1.959=1.3713m/s
圆整后：塔径为0.6m (3)全塔塔径
圆整后：全塔塔径为1.0m
图2-3-2 填料塔泛点气速及气体压力降计算用关联图
m u V D S 5546.03713
.114.31941
.144=??==
π
化工原理课程设计-乙醇-水连续精馏塔的设计
课程设计说明书 题目乙醇—水连续筛板式精馏塔的设计 课程名称化工原理 院(系、部、中心)化学化工系 专业应用化学 班级应化096 学生姓名XXX 学号XXXXXXXXXX 设计地点逸夫实验楼B-536 指导教师
设计起止时间：2010年12月20日至 2010 年12月31日 第一章绪论 (3) 一、目的： (3) 二、已知参数： (3) 三、设计内容： (4) 第二章课程设计报告内容 (4) 一、精馏流程的确定 (4) 二、塔的物料衡算 (4) 三、塔板数的确定 (5) 四、塔的工艺条件及物性数据计算 (7) 五、精馏段气液负荷计算 (11) 六、塔和塔板主要工艺尺寸计算 (11) 七、筛板的流体力学验算 (16) 八、塔板负荷性能图 (19) 九、筛板塔的工艺设计计算结果总表 (23) 十、精馏塔的附属设备及接管尺寸 (23) 第三章总结 (24) .
乙醇——水连续精馏塔的设计 第一章绪论 一、目的： 通过课程设计进一步巩固课本所学的内容，培养学生运用所学理论知识进行化工单元过程设计的初步能力，使所学的知识系统化，通过本次设计，应了解设计的内容，方法及步骤，使学生具有调节技术资料，自行确定设计方案，进行设计计算，并绘制设备条件图、编写设计说明书。 在常压连续精馏塔中精馏分离含乙醇25%的乙醇—水混合液，分离后塔顶馏出液中含乙醇量不小于94%，塔底釜液中含乙醇不高于0.1%（均为质量分数）。 二、已知参数： （1）设计任务 ●进料乙醇 X = 25 %（质量分数，下同） ●生产能力 Q = 80t/d ●塔顶产品组成 > 94 % ●塔底产品组成 < 0.1 % （2）操作条件 ●操作压强：常压 ●精馏塔塔顶压强：Z = 4 KPa ●进料热状态：泡点进料 ●回流比：自定待测 ●冷却水： 20 ℃ ●加热蒸汽：低压蒸汽，0.2 MPa ●单板压强：≤ 0.7 ●全塔效率：E T = 52 % ●建厂地址：南京地区 ●塔顶为全凝器，中间泡点进料，筛板式连续精馏
水吸收二氧化硫填料塔课程设计..
《化工原理课程设计》报告 设计任务书 （一）设计题目 试设计一座填料吸收塔，用于脱除混于空气中的SO2，混合 气体的处理为2500m3/h,其中SO2（体积分数）8﹪。要求塔 板排放气体中含SO2低于0.4％，采用清水进行吸收。（二）操作条件 常压，20℃ （三）填料类型 选用塑料鲍尔环、陶瓷拉西环填料规格自选 （四）设计内容 1、吸收塔的物料衡算 2、吸收塔的工艺尺寸计算 3、填料层压降的计算 4、吸收塔接管尺寸的计算 5、绘制吸收塔的结构图
6、对设计过程的评述和有关问题的讨论 7、参考文献 8、附表 目录 一、概述 (4) 二、计算过程 (4) 1. 操作条件的确定 (4) 1.1吸收剂的选择 (4) 1.2装置流程的确定 (4) 1.3填料的类型与选择 (4) 1.4操作温度与压力的确定 (4) 2. 有关的工艺计算 (5) 2.1基础物性数据 (5) 2.2物料衡算 (6) 2.3填料塔的工艺尺寸的计算 (6) 2.4填料层降压计算 (11) 2.5吸收塔接管尺寸的计算 (12) 2.6附属设备……………………………………………… ..12 三、评价 (13) 四、参考文献 (13) 五、附表 (14)
一、概述 填料塔不但结构简单，且流体通过填料层的压降较小，易于用 耐腐蚀材料制造，所以它特别适用于处理量小，有腐蚀性的物 料及要求压降小的场合。液体自塔顶经液体分布器喷洒于填料 顶部，并在填料的表面呈膜状流下，气体从塔底的气体口送入，流过填料的空隙，在填料层中与液体逆流接触进行传质。因气 液两相组成沿塔高连续变化，所以填料塔属连续接触式的气液 传质设备。 二、设计方案的确定 (一) 操作条件的确定 1．1吸收剂的选择 因为用水作吸收剂，同时SO2不作为产品，故采用纯溶剂。 1．2装置流程的确定 用水吸收SO2属于中等溶解度的吸收过程，故为提高传 质效率，选择用逆流吸收流程。 1．3填料的类型与选择 用不吸收SO2的过程，操作温度低，但操作压力高，因 为工业上通常选用塑料散堆填料，在塑料散堆填料中，塑
苯-甲苯精馏塔课程设计报告书
课程设计任务书 一、课题名称 苯——甲苯混合体系分离过程设计 二、课题条件（原始数据） 1、设计方案的选定 原料：苯、甲苯 年处理量：108000t 原料组成（甲苯的质量分率）：0.5 塔顶产品组成：%99>D x 塔底产品组成：%2 设计容 摘要：精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作，在化工﹑炼油﹑石油化工等工业中得到广泛的应用。本设计的题目是苯—甲苯二元物系板式精馏塔的设计。在确定的工艺要求下，确定设计方案，设计容包括精馏塔工艺设计计算，塔辅助设备设计计算，精馏工艺过程流程图，精馏塔设备结构图，设计说明书。关键词：板式塔；苯--甲苯；工艺计算；结构图 一、简介 塔设备是炼油、化工、石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。根据塔气液接触部件的结构型式，可分为板式塔和填料塔。板式塔设置一定数目的塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上液层进行质热传递，气液相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。填料塔装有一定高度的填料层，液体自塔顶沿填料表面下流，气体逆流向上（也有并流向下者）与液相接触进行质热传递，气液相组成沿塔高连续变化，属微分接触操作过程。 工业上对塔设备的主要要：（1）生产能力大；（2）传热、传质效率高；（3）气流的摩擦阻力小；（4）操作稳定，适应性强，操作弹性大；（5）结构简单，材料耗用量少；（6）制造安装容易，操作维修方便。此外，还要求不易堵塞、耐腐蚀等。 板式塔大致可分为两类：（1）有降液管的塔板，如泡罩、浮阀、筛板、导向筛板、新型垂直筛板、蛇形、S型、多降液管塔板；（2）无降液管的塔板，如穿流式筛板（栅板）、穿流式波纹板等。工业应用较多的是有降液管的塔板，如浮阀、筛板、泡罩塔板等。 苯的沸点为80.1℃，熔点为5.5℃，在常温下是一种无色、味甜、有芳香气味的透明液体，易挥发。苯比水密度低，密度为0.88g/ml，但其分子质量比水重。苯难溶于水，1升水中最多溶解1.7g苯；但苯是一种良好的有机溶剂，溶解有机分子和一些非极性的无机分子的能力很强。 甲苯是最简单，最重要的芳烃化合物之一。在空气中，甲苯只能不完全燃烧，火焰呈黄色。甲苯的熔点为-95 ℃，沸点为111 ℃。甲苯带有一种特殊的芳香味（与苯的气味类似），在常温常压下是一种无色透明，清澈如水的液体，密度为0．866克／厘米3，对光有很强的折射作用（折射率：1,4961）。甲苯 广西大学化学化工学院 化工原理课程设计任务书 专业：班级： 姓名： 学号： 设计时间： 设计题目：乙醇——水筛板精馏塔工艺设计 （取至南京某厂药用酒精生产现场） 设计条件： 1. 常压操作，P=1 atm（绝压）。 2. 原料来至上游的粗馏塔，为95——96℃的饱和蒸汽。因沿 程热损失，进精馏塔时原料液温度降为90℃。 3. 塔顶产品为浓度92.41%（质量分率）的药用乙醇，产量为 40吨/日。 4．塔釜排出的残液中要求乙醇的浓度不大于0.03%（质量分 率）。 5．塔釜采用饱和水蒸汽加热（加热方式自选）；塔顶采用全凝器，泡点回流。 6．操作回流比R=（1.1——2.0）R 。 min 设计任务： 1. 完成该精馏塔工艺设计，包括辅助设备及进出口接管的计 算和选型。 2．画出带控制点的工艺流程图，t-x-y相平衡图，塔板负 荷性能图，筛孔布置图以及塔的工艺条件图。 3．写出该精流塔的设计说明书，包括设计结果汇总和对自己 设计的评价。 指导教师：时间 1设计任务 1.1 任务 1.1.1 设计题目乙醇—水筛板精馏塔工艺设计（取至南京某厂药用酒 精生产现场） 1.1.2 设计条件 1.常压操作，P＝1 atm（绝压）。 2．原料来至上游的粗馏塔，为95－96℃的饱和蒸气。 因沿程热损失，进精馏塔时原料液温度降为90℃。 3．塔顶产品为浓度92.41%（质量分率）的药用乙醇， 产量为40吨/日。 4．塔釜排出的残液中要求乙醇的浓度不大于0.03％ (质量分率)。 5．塔釜采用饱和水蒸气加热（加热方式自选）；塔顶 采用全凝器，泡点回流。 6．操作回流比R=(1.1—2.0) R。 min 1.1.3 设计任务 1.完成该精馏塔工艺设计，包括辅助设备及进出口接 管的计算和选型。 2．画出带控制点的工艺流程示意图，t-x-y相平衡 图，塔板负荷性能图，筛孔布置图以及塔的工艺条 件图。 3．写出该精馏塔的设计说明书，包括设计结果汇总 和对自己设计的评价。 1.2 设计方案论证及确定 1.2.1 生产时日 设计要求塔日产40吨92.41%乙醇，工厂实行三班制，每班工作8小时，每天24小时连续正常工作。 1.2.2 选择塔型 精馏塔属气—液传质设备。气—液传质设备主要分为板式塔和填料塔两大类。该塔设计生产时日要求较大，由板式塔与填料塔比较[1]知：板式塔直径放大 课程设计 题目：填料吸收塔的设计 教学院：化学与材料工程学院 专业：应用化工技术2010级（1）班学号： 学生姓名： 指导教师： 2012年6 月3 日 课程设计任务书 2011 ～ 2012 学年第 2 学期 一、课程设计题目 填料吸收塔的设计 二、工艺条件 1．处理能力：1500m3/h混合气（空气、SO2） 2．年工作日：300天 3．混合气中含SO2： 3%（体积分数） 4．SO2排放浓度：0.16％ 5．操作压力：常压操作 6．操作温度：20℃ 7．相对湿度：70% 8．填料类型：自选(塑料鲍尔环，陶瓷拉西环等) 9．平衡线方程：(20℃) 三、课程设计内容 1．设计方案的选择及流程说明； 2．工艺计算； 3．主要设备工艺尺寸设计； （1）塔径的确定； （2）填料层高度计算； （3）总塔高、总压降及接管尺寸的确定。 4．辅助设备选型与计算。 四、进度安排 1．课程设计准备阶段：收集查阅资料，并借阅相关工程设计用书； 2．设计分析讨论阶段：确定设计思路，正确选用设计参数，树立工程观点，小组分工协作，较好完成设计任务； 3．计算设计阶段：完成物料衡算、流体力学性能验算及主要设备的工艺设计计算； 4. 课程设计说明书编写阶段：整理文字资料计计算数据，用简洁的文字和适当的图表 表达自己的设计思想及设计成果。 五、基本要求 1．格式规范，文字排版正确； 2. 主要设备的工艺设计计算需包含：物料衡算，能量衡量，工艺参数的选定，设备的结 构设计和工艺尺寸的设计计算； 3．工艺流程图：以2号图纸用单线图的形式绘制，标出主体设备与辅助设备的物料方向，物流量、能流量，主要测量点； 4. 填料塔工艺条件图：以2号图纸绘制，图面应包括设备的主要工艺尺寸，技术特性表 和接管表； 5. 按时完成课程设计任务，上交完整的设计说明书一份。 教研室主任签名： 年月日 化工原理课程设计说明书 设计题目：甲醇—水连续填料精馏塔 设计者： 专业： 学号： 指导老师： 2007年7 月13日 目录 一、设计任务书 (1) 二、设计的方案介绍 (1) 三、工艺流程图及其简单说明 (2) 四、操作条件及精熘塔工艺计算 (4) 五、精熘塔工艺条件及有关物性的计算 (14) 六、精馏塔塔体工艺尺寸计算 (19) 七、附属设备及主要附件的选型计算 (23) 八、参考文献 (26) 九、甲醇－水精熘塔设计条件图 一、设计任务书 甲醇散堆填料精馏塔设计： 1、处理量：12000 吨/年(年生产时间以7200小时计算) 2、原料液状态：常温常压 3、进料浓度：41.3%(甲醇的质量分数) 塔顶出料浓度：98.5%(甲醇的质量分数) 塔釜出料浓度：0.05%(甲醇的质量分数) 4、填料类型：DN25金属环矩鞍散堆填料 5、厂址位于沈阳地区 二、设计的方案介绍 1、进料的热状况 精馏操作中的进料方式一般有冷液加料、泡点进料、汽液混合物进料、饱和蒸汽进料和过热蒸汽加料五种。本设计采用的是泡点进料。这样不仅对塔的操作稳定较为方便，不受厦门季节温度影响，而且基于恒摩尔流假设，精馏段与提馏段上升蒸汽的摩尔流量相等，因此塔径基本相等，在制造上比较方便。 2、精熘塔的操作压力 在精馏操作中，当压力增大，混合液的相对挥发度减小，将使汽相和液相的组成越来越接近，分离越来越难；而当压力减小，混合液的相对挥发度增大，α值偏离1的程度越大，分离越容易。但是要保持精馏塔在低压下操作，这对设备的要求相当高，会使总的设备费用大幅度增加。在实际设计中，要充分考虑这两 资料 前言 化工原理课程设计是培养学生化工设计能力的重要教学环节，通过课程设计使我们初步掌握化工设计的基础知识、设计原则及方法；学会各种手册的使用方法及物理性质、化学性质的查找方法和技巧；掌握各种结果的校核，能画出工艺流程、塔板结构等图形。在设计过程中不仅要考虑理论上的可行性，还要考虑生产上的安全性、经济合理性。 化工生产常需进行液体混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目的，精馏是利用液体混合物中各组分挥发度的不同并借助于多次部分汽化和部分冷凝达到轻重组分分离的方法。塔设备一般分为阶跃接触式和连续接触式两大类。前者的代表是板式塔，后者的代表则为填料塔。 筛板塔和泡罩塔相比较具有下列特点：生产能力大于%，板效率提高产量15%左右；而压降可降低30%左右；另外筛板塔结构简单，消耗金属少，塔板的造价可减少40%左右；安装容易，也便于清理检修。本次课程设计为年处理含苯质量分数36%的苯-甲苯混合液4万吨的筛板精馏塔设计，塔设备是化工、炼油生产中最重要的设备之一。它可使气(或汽)液或液液两相之间进行紧密接触，达到相际传质及传热的目的。 在设计过程中应考虑到设计的精馏塔具有较大的生产能力满足工艺要求，另外还要有一定的潜力。节省能源，综合利用余热。经济合理，冷却水进出口温度的高低，一方面影响到冷却水用量。另一方面影响到所需传热面积的大小。即对操作费用和设备费用均有影响，因此设计是否合理的利用热能R等直接关系到生产过程的经济问题。 | ' 目录 第一章绪论 (1) 精馏条件的确定 (1) 精馏的加热方式 (1) 精馏的进料状态 (1) 精馏的操作压力 (1) 确定设计方案 (1) 工艺和操作的要求 (2) 满足经济上的要求 (2) 保证安全生产 (2) 第二章设计计算 (3) 设计方案的确定 (3) 精馏塔的物料衡算 (3) 原料液进料量、塔顶、塔底摩尔分率 (3) 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (3) 物料衡算 (3) 塔板计算 (4) 理论板数NT的求取 (4) 全塔效率的计算 (6) 求实际板数 (7) 有效塔高的计算 (7) 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (8) 操作压力的计算 (8) 操作温度的计算 (8) 平均摩尔质量的计算 (8) 平均密度的计算 (10) 液体平均表面张力的计算 (11) 液体平均黏度的计算 (12) 气液负荷计算 (13) 皖西学院化学与生命科学系 化工原理课程设计说明书 题目：设计一台填料塔用于吸收小合成氨厂精炼在生气中的氨专业：应用化工技术 班级：0702班 学生姓名：章文杰 学号： 指导教师：徐国梅 设计成绩： 完成日期： 2009年6月19日 目录 一、文献综述 (4) （一）、引言 (4) （二）、填料塔技术 (5) （三）、填料塔的流体力学性能 (8) （四）、填料的选择 (9) （五）、填料塔的内件 (10) （六）、工艺流程的现状和发展趋势 (11) 二、设计方案简介 (12) 三、工艺计算 (13) （一）、基础物性数据 (13) 1、液相物性的数据 (13) 2、气相物性数据 (13) 3、气液相平衡数据 (13) 4、物料衡算 (14) （二）、填料塔的工艺尺寸的计算 (15) 1、塔径的计算 (15) 2、填料层高度计算 (16) 3、填料层压降计算 (18) 4、液体分布器简要设计 (20) 四、辅助设备的计算及选型 (21) 五、设计一览表 (24) 六、心得体会 (26) 七、参考文献………………………………………………………… 八、主要符号说明…………………………………………………… 九、附图（带控制点的工艺流程简图、主体设备设计条件图） 文献综述 关键词：填料塔；聚丙烯；吸收 摘要: 填料塔洗涤吸收净化工艺不单应用在化工领域 ,在低浓度工业废气净化方面也能很好地发挥作用。工程实践表明 ,合理的系统工艺和塔体设计 ,是保证净化效果的前提。本文简述聚丙烯阶梯填料应用于水吸收氨过程的工艺设计以及工程问题。 （一）引言 填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备，它是化工类企业中最常用的气液传质设备之一。而塔填料塔内件及工艺流程又是填料塔技术发展的关键。从塔填料、塔内件以及工艺流程,特别是塔填料三方面对填料塔技术的现状与发展趋势作了介绍,说明了塔填料及塔内件在填料塔技术中的重要性。与板式塔相比，新型的填料塔性能具有如下特点：（1）生产能力大；（2）分离效率高；（3）压降小；（4）操作弹性大；（5）持液量小。 聚丙烯材质填料作为塔填料的重要一类，在化工上应用较为广泛，与其他材质的填料相比，聚丙烯填料具有质轻、价廉、耐蚀、不易破碎及加工方便等优点，但其明显的缺点是表面润湿性能差。研究表明，聚丙烯填料的有效润湿面积仅为同类规格陶瓷填料的 40 % ，由于聚丙烯填料表面润湿性能差，故传质效率较低，使应用受到一定的限制.为此，对聚丙烯填料表面进行处理，以提高其润湿及传质性能的研究日益受到人们的重视. 近年来，国内外一些学者做了该方面的研究工作，研究结果表明，聚丙烯填料经表面处理后，润湿及传质性能得到了较大的提高。 聚丙烯阶梯环填料为外径是高度的两倍的圆环 ,在侧壁上开出两排长方形的窗孔 , 并在一端增加了一个锥形翻边，被切开的环壁的一侧仍与壁面相连 ,另一侧向环内弯曲 ,形成内伸的舌叶 ,各舌叶的侧边在环中心相搭。鲍尔环由于环壁开孔 ,大大提高了环内空间及环内表面的利用率 ,气流阻力小 ,液体分布均匀。阶梯环与鲍尔环相比 ,其高度减少了一半 ,并在一端增加了一个锥形翻边。（二）填料塔技术 填料塔的塔身是一直立式圆筒，底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安装填料压板，以防被上升气流吹动。液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上，并沿填料表面流下。气体从塔底送入，经气体分布装置（小直径塔一般不设气体分布装置）分布后，与液体呈逆流连续通过填料层的空隙，在填料表面上，气液两相密切接触进行传质。填料塔属于连续接触式气液传质设备，两相组成沿塔高连续变化，在正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相。 当液体沿填料层向下流动时，有逐渐向塔壁集中的趋势，使得塔壁附近的液流量逐渐增大，这种现象称为壁流。壁流效应造成气液两相在填料层中分布不均，从而使传质效率下降。因此，当填料层较高时，需要进行分段，中间设置再分布装置。液体再分布装置包括液体收集器和液体再分布器两部分，上层填料流下的液体经液体收集器收集后，送到液体再分布器，经重新分布后喷淋到下层填料上。填料塔具有生产能力大，分离效率高，压降小，持液量小，操作弹性大等优点。填料塔也有一些不足之处，如填料造价高；当液体负荷较小时不能有效地润湿填料表面，使传质效率降低；不能直接用于有悬浮物或容易聚合的物料；对侧线进料和出料等复杂精馏不太适合等 目录 一、概述 二、设计方案和工艺流程的确定 三、塔的物料衡算四、回流比确定 五、塔板数的确立 六、塔的工艺条件及物性数据计算 七：塔和塔板主要工艺尺寸计算 八、塔板的流体力学验算 十、热量衡算 十一、筛板塔的设计结果总表 十二、辅助设备选型及接管尺寸 十三、精馏塔机械设计计算 十四、设计中的心得体会 一、概述： 塔设备是炼油、化工、石油化工等生产广泛应用的气液传质设备。根据塔内气液接触部件的结构型式，可分为板式塔和填料塔。板式塔内设置一定数量的塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上液层进行质，热传递，气液相组成呈阶梯变化，属逐渐接触逆流操作过程。填料塔内装有一定高度的填料层，液体自塔顶沿填料表面下流，气体逆流而上（也有并流向下者）与液体接触进行质热传递，气液组成沿塔高连续变化，属微分接触操作过程。 工业上对塔设备的要求：（1）生产能力大；（2）传质传热效率高;(3)气流的摩擦阻力小；（4）操作稳定，适应性强，操作弹性大；（5）结构简单，材料耗用量小（6）制作安装容易，维修方便。（7）设备不易堵塞，耐腐蚀。 其中板式塔又可分为有降液管的塔板（如泡罩塔，浮阀塔，筛板塔，舌型，S型等）和无降液管的（如穿流式筛板，穿流式波纹板）该课程涉及到的是板式塔中的浮阀塔，其广泛用于精馏、吸收、和解吸等过程。其主要特点是再塔板的开孔上装有可浮动的浮阀，气流从浮阀的周边以稳定的速度水平地进入塔板上液层进行两相接触，浮阀课根据气流流速地大小上下浮动，自行调节。浮阀有盘式、条式等多种。国内多采用盘式，其优点为生产能力大，操作弹性大，分离效率较大，塔板结构较简单。此型中的F-1型结构简单，已经列入部颁标准，因此型号的重阀操作稳定性好，一般采用重阀。 二、设计方案和工艺流程的确定: 在此次课程涉及中主要介绍浮阀塔在精馏中的应用，精馏装置包括精馏塔、原料预热器、再沸器、冷凝器、釜液冷却器、和产品冷却器等设备。热量自塔釜输入，物料再塔内经多次部分气化与部分冷凝进行精馏分离，由冷凝器和冷却器的冷却物质将余热带走。此过程中因考虑节能。 另外，为保持塔的稳定性，流程除用泵直接送入塔原料外，也可采用高位槽送料以受泵操作波动影响。 塔顶冷凝器装置根据生产情况以决定采用全凝器和分凝器。一般，塔顶分凝器对上升蒸汽虽由一定的增浓作用，当在石油等工业中获取液相产品时往往采用全凝器，以便于准确的控制回流比。若后继装置使用气态物料，则宜用分凝器 操作压强由常压、低压和高压操作，其取决于冷凝温度，一般都采用常压，对于热敏性物质或混合液沸点过高的物质则宜采用减压操作，而常压下为气态的物质采用高压操作。 对于物料的进料，一般情况下采用冷进料，但是为了考虑塔的操作稳定性，则一把采用泡点进料。 填料精馏塔设计任务书 一、设计题目：填料塔设计 二、设计任务：苯-甲苯精馏塔设计 三、设计条件： 1、年处理含苯41%（质量分数，下同）的苯-甲苯混合液3万吨； 2、产品苯含量不低于96%； 3、残液中苯含量不高于1%； 4、操作条件： 填料塔的塔顶压力：4kPa（表压） 进料状态：自选 回流比：自选 加热蒸汽压力：101.33kPa（表压） 5、设备型式：规整填料塔 6、设备工作日：300天/年，24h连续运行 四、设计内容和要求 序号设计内容要求 1 工艺计算物料衡算、热量衡算、理论塔板数等 2 结构设计塔高、塔径、分布器、接口管的尺寸等 3 流体力学验算塔板负荷性能图 4 冷凝器的传热面积和冷却介质的 用量计算 5 再沸器的传热面积和加热介质的 用量计算 6 计算机辅助计算将数据输入计算机，绘制负荷性能图 7 编写设计说明书目录、设计任务书、设计计算及结果、流程图、参考资料等 目录 第1章流程的确定和说明 (3) 1.1加料方式 (3) 1.2进料状态 (3) 1.3冷凝方式 (3) 1.4回流方式 (3) 1.5加热方式 (3) 1.6加热器 (4) 第2章精馏塔设计计算 (5) 2.1操作条件和基础数据 (5) 2.1.1操作压力 (5) 2.1.2基础数据 (5) 2.2精馏塔工艺计算 (7) 2.2.1物料衡算 (7) 2.2.2热量衡算 (9) 2.2.3理论塔板数计算 (11) 2.3精馏塔的主要尺寸 (12) 2.3.1精馏塔设计的主要依据 (12) 2.3.2塔径设计计算 (15) 2.3.3填料层高度的计算 (16) 第3章附属设备及主要附件的选型计算 (17) 3.1冷凝器 (17) 3.1.1计算冷却水流量 (18) 3.1.2冷凝器的计算与选型 (18) 3.2再沸器 (18) 3.2.1间接加热蒸汽 (18) 3.2.2再沸器加热面积 (18) 3.3塔内其他结构 (19) 3.3.1接管的计算与选择 (19) 3.3.2液体分布器 (20) 3.3.3除沫器 (21) 3.3.4液体再分布器 (22) 3.3.5填料支撑板的选择 (22) 3.3.6塔底设计 (23) 3.3.7塔的顶部空间高度 (23) 第4章结束语 (24) 参考文献 (25) 4.3 填料精馏塔设计示例 4.3.1 化工原理课程设计任务书 1 设计题目 分离甲醇-水混合液的填料精馏塔 2 设计数据及条件 生产能力：年处理甲醇-水混合液0.30万吨（年开工300天） 原料：甲醇含量为70%（质量百分比，下同）的常温液体 分离要求：塔顶甲醇含量不低于98%，塔底甲醇含量不高于2% 建厂地址：沈阳 3 设计要求 （1）编制一份精馏塔设计说明书，主要内容： ①前言； ②流程确定和说明； ③生产条件确定和说明； ④精馏塔的设计计算； ⑤主要附属设备及附件的选型计算； ⑥设计结果列表； ⑦设计结果的自我总结评价与说明； ⑧注明参考和使用的设计资料。 （2）编制一份精馏塔工艺条件单，绘制一份带控制点的工艺流程图。 4.3.2 前言 在炼油、石油化工、精细化工、食品、医药及环保等部门，塔设备属于使用量大，应用面广的重要单元设备。塔设备广泛用于蒸馏、吸收、萃取、洗涤、传热等单元操作中。所以塔设备的研究一直是国内外学者普遍关注的重要课题。 塔设备按其结构形式基本上可分为两类：板式塔和填料塔。以前，在工业生产中，当处理量大时多用板式塔，处理量小时采用填料塔。近年来由于填料塔结构的改进，新型的、高负荷填料的开发，既提高了塔的通过能力和分离效能又保持了压降小以性能稳定等特点。因此填料塔已被推广到大型汽液操作中。在某些场合还代替了传统的板式塔。如今，直径几米甚至几十米的大型填料塔在工业上已非罕见。随着对填料塔的研究和开发，性能优良的填料塔必将大量用于工业生产中。 板式塔为逐级接触式汽液传质设备，它具有结构简单、安装方便、操作弹性大、持液量小等优点。同时也有投资费用较高、填料易堵塞等缺点。 本设计目的是分离甲醇-水混合液，处理量不大，故选用填料塔。 塔型的选择因素很多。主要因素有物料性质、操作条件、塔设备的制造安装和维修等。 1 与物性有关的因素 ①易起泡的物系在板式塔中有较严重的雾沫夹带现象或引起液泛，故选用填料塔为宜。因为填料不易形成泡沫。本设计为分离甲醇和水，故选用填料塔。 ②对于易腐蚀介质，可选用陶瓷或其他耐腐蚀性材料作填料，对于不腐蚀的介质，则可选金属性质或塑料填料，而本设计分离甲醇和水，腐蚀性小可选用金属填料。 2 与操作条件有关的因素 ①传质速率受气膜控制的系统，选用填料塔为宜。因为填料塔层中液相为膜状流、气相湍动，有利于减小气膜阻力。 ②难分离物系与产品纯度要求较高，塔板数很多时，可采用高效填料。 ③若塔的高度有限制，在某些情况下，选用填料塔可降低塔高，为了节约能耗，故本设计选用填料塔。 ④要求塔内持液量、停留时间短、压强小的物系，宜用规整填料。 4.3.3 流程确定和说明 1 加料方式 加料方式有两种：高位槽加料和泵直接加料。采用高位槽加料，通过控制液位高度，可以得到稳定的流量和流速。通过重力加料，可 南京工程学院 课程设计说明书（论文）题目乙醇—水连续精馏塔的设计 课程名称化工原理 院(系、部、中心)康尼学院 专业环境工程 班级K环境091 学生姓名朱盟翔 学号240094410 设计地点文理楼A404 指导教师李乾军张东平 设计起止时间：2011年12月5日至 2011 年12月16日 符号说明 英文字母 A a——塔板开孔区面积，m2； A f——降液管截面积，m2； A0——筛孔面积； A T——塔截面积； c0——流量系数，无因此； C——计算u max时的负荷系数，m/s； C S——气相负荷因子，m/s； d0——筛孔直径，m； D——塔径，m； D L——液体扩散系数，m2/s； D V——气体扩散系数，m2/s； e V——液沫夹带线量，kg(液)/kg(气)；E——液流收缩系数，无因次； E T——总板效率，无因次； F——气相动能因子，kg1/2/（s·m1/2）； F0——筛孔气相动能因子，kg1/2/（s·m1/2）；g——重力加速度，9.81m/s2； h1——进口堰与降液管间的距离，m； h C——与干板压降相当的液柱高度，m液柱； h d——与液体流过降液管相当的液柱高度，m； h f——塔板上鼓泡层液高度，m； h1——与板上液层阻力相当的高度，m液柱； h L——板上清夜层高度，m； h0——降液管底隙高度，m； h OW——堰上液层高度，m； h W——出口堰高度，m； h'W——进口堰高度，m； Hσ——与克服表面张力的压降相当的液柱高度，m液柱； H——板式塔高度，m； 溶解系数，kmol/(m3·kPa)； H B——塔底空间高度，m； H d——降液管内清夜层高度，m； H D——塔顶空间高度，m； H F——进料板处塔板间距，m； H P——人孔处塔板间距，m； H T——塔板间距，m；K——稳定系数，无因次； l W——堰长，m； L h——液体体积流量，m3/h； L S——液体体积流量，m3/h； n——筛孔数目； P——操作压力，Pa； △P——压力降，Pa； △P P——气体通过每层筛板的压降，Pa；r——鼓泡区半径，m， t——筛板的中心距，m； u——空塔气速，m/s； u0——气体通过筛孔的速度，m/s； u0，min——漏气点速度，m/s； u'0——液体通过降液管底隙的速度，m/s；V h——气体体积流量，m3/h； V s——气体体积流量，m3/h； W c——边缘无效区宽度，m； W d——弓形降液管宽度，m； W s——破沫区宽度，m； x——液相摩尔分数； X——液相摩尔比； y——气相摩尔分数； Y——气相摩尔比； Z——板式塔的有效高度，m。 希腊字母 β——充气系数，无因次； δ——筛板厚度，m； ε——空隙率，无因次； θ——液体在降液管内停留时间，s；μ——粘度，mPa； ρ——密度，kg/m3； σ——表面张力，N/m； ψ——液体密度校正系数，无因次。 下标 max——最大的； min——最小的； L——液相的； V——气相的。 化工原理课程设计 题目：乙醇水精馏筛板塔设计 设计时间：2010、12、20-2011、1、6 化工原理课程设计任务书（化工1） 一、设计题目板式精馏塔的设计 二、设计任务：乙醇-水二元混合液连续操作常压筛板精馏塔的设计 三、工艺条件 生产负荷（按每年7200小时计算）：6、7、8、9、10、11、12万吨/年 进料热状况：自选 回流比：自选 加热蒸汽：低压蒸汽 单板压降：≤0.7Kpa 工艺参数 组成浓度（乙醇mol%） 塔顶78 加料板28 塔底0.04 四、设计内容 1.确定精馏装置流程，绘出流程示意图。 2.工艺参数的确定 基础数据的查取及估算，工艺过程的物料衡算及热量衡算，理论塔板数，塔板效率，实际塔板数等。 3.主要设备的工艺尺寸计算 板间距，塔径，塔高，溢流装置，塔盘布置等。 4.流体力学计算 流体力学验算，操作负荷性能图及操作弹性。 5.主要附属设备设计计算及选型 塔顶全凝器设计计算：热负荷，载热体用量，选型及流体力学计算。 料液泵设计计算：流程计算及选型。 管径计算。 五、设计结果总汇 六、主要符号说明 七、参考文献 八、图纸要求 1、工艺流程图一张(A2 图纸) 2、主要设备工艺条件图（A2图纸） 目录 前言 (4) 1概述 (5) 1.1 设计目的 (5) 1.2 塔设备简介 (6) 2设计说明书 (7) 2.1 流程简介 (7) 2.2 工艺参数选择 (8) 3 工艺计算 (9) 3.1物料衡算 (9) 3.2理论塔板数的计算 (10) 3.2.1 查找各体系的汽液相平衡数据 (10) 如表3-1 (10) 3.2.2 q线方程 (9) 3.2.3 平衡线 (11) 3.2.4 回流比 (12) 3.2.5 操作线方程 (12) 3.2.6 理论板数的计算 (12) 3.3 实际塔板数的计算 (13) 3.3.1全塔效率ET (13) 3.3.2 实际板数NE (14) 4塔的结构计算 (15) 4.1混合组分的平均物性参数的计算 (15) 4.1.1平均分子量的计算 (15) 4.1.2 平均密度的计算 (16) 4.2塔高的计算 (17) 4.3塔径的计算 (17) 4.3.1 初步计算塔径 (17) 4.3.2 塔径的圆整 (18) 4.4塔板结构参数的确定 (19) 4.4.1溢流装置的设计 (19) 4.4.2塔盘布置（如图4-4） (20) 4.4.3 筛孔数及排列并计算开孔率 (21) 4.4.4 筛口气速和筛孔数的计算 (21) 5 精馏塔的流体力学性能验算 (22) 5.1 分别核算精馏段、提留段是否能通过流体力学验算 (22) 5.1.1液沫夹带校核 (22) 5.2.2塔板阻力校核 (23) 5.2.3溢流液泛条件的校核 (25) 5.2.4 液体在降液管内停留时间的校核 (26) 5.2.5 漏液限校核 (26) 5.2 分别作精馏段、提留段负荷性能图 (26) 5.3 塔结构数据汇总 (29) 6 塔的总体结构 (30) 7 辅助设备的选择 (31) 7.1塔顶冷凝器的选择 (31) 7.2塔底再沸器的选择 (32) 7.3管道设计与选择 (33) 化工原理课程设计 题目: 填料吸收塔的设计 教学院: 化学与材料工程学院 专业: 应用化工技术级(1)班 学号: 15 40 20 22 学生姓名: 罗全海刘勇万丽蓉张硕 指导教师: 胡燕辉屈媛 年 6 月14 日 目录 1 绪论 .............................................................................. 错误!未定义书签。 1.1吸收技术概况 ...................................................... 错误!未定义书签。 1.2吸收过程对设备的要求及设备的发展概况...... 错误!未定义书签。 1.3吸收的应用概况 .................................................. 错误!未定义书签。 1.4设计方案介绍 ...................................................... 错误!未定义书签。 1.5填料选择 .............................................................. 错误!未定义书签。 1.5.1填料塔选择原则 ......................................... 错误!未定义书签。 1.5.2填料种类 ..................................................... 错误!未定义书签。 1.6填料尺寸的的选择: ........................................... 错误!未定义书签。 1.7填料材质的选择: ............................................... 错误!未定义书签。 2 吸收塔的工艺计算 ...................................................... 错误!未定义书签。 2.1 基础物性数据处理 ............................................. 错误!未定义书签。 2.1.1 液相物性数据 ............................................ 错误!未定义书签。 2.1.2气相物性数据 ............................................. 错误!未定义书签。 2.1.3气液平衡数据 ............................................. 错误!未定义书签。 2.1.4物料衡算 ..................................................... 错误!未定义书签。 2.1.5 液气比的计算 ............................................ 错误!未定义书签。 2.1.6吸收剂的用量 ............................................. 错误!未定义书签。 2.2 塔径的计算及校核 ............................................. 错误!未定义书签。 2.2.1物性数据: ................................................... 错误!未定义书签。 2.2.2 泛点气速、塔径的计算........................... 错误!未定义书签。 2.2.3 数据校核..................................................... 错误!未定义书签。 3．课程设计报告内容 3.1 流程示意图 冷凝器→塔顶产品冷却器→苯的储罐→苯 ↑↓回流 原料→原料罐→原料预热器→精馏塔 ↑回流↓ 再沸器← → 塔底产品冷却器→甲苯的储罐→甲苯 3.2 流程和方案的说明及论证 3.2.1 流程的说明 首先，苯和甲苯的原料混合物进入原料罐，在里面停留一定的时间之后，通过泵进入原料预热器，在原料预热器中加热到泡点温度，然后，原料从进料口进入到精馏塔中。因为被加热到泡点，混合物中既有气相混合物，又有液相混合物，这时候原料混合物就分开了，气相混合物在精馏塔中上升，而液相混合物在精馏塔中下降。气相混合物上升到塔顶上方的冷凝器中，这些气相混合物被降温到泡点，其中的液态部分进入到塔顶产品冷却器中，停留一定的时间然后进入苯的储罐，而其中的气态部分重新回到精馏塔中，这个过程就叫做回流。液相混合物就从塔底一部分进入到塔底产品冷却器中，一部分进入再沸器，在再沸器中被加热到泡点温度重新回到精馏塔。塔里的混合物不断重复前面所说的过程，而进料口不断有新鲜原料的加入。最终，完成苯与甲苯的分离。 3.2.2 方案的说明和论证 本方案主要是采用浮阀塔。 精馏设备所用的设备及其相互联系，总称为精馏装置，其核心为精馏塔。常用的精馏塔有板式塔和填料塔两类，通称塔设备，和其他传质过程一样，精馏塔对塔设备的要求大致如下： 一：生产能力大：即单位塔截面大的气液相流率，不会产生液泛等不正常流 动。 二：效率高：气液两相在塔内保持充分的密切接触，具有较高的塔板效率或传质效率。 三：流体阻力小：流体通过塔设备时阻力降小，可以节省动力费用，在减压操作是时，易于达到所要求的真空度。 四：有一定的操作弹性：当气液相流率有一定波动时，两相均能维持正常的流动，而且不会使效率发生较大的变化。 五：结构简单，造价低，安装检修方便。 六：能满足某些工艺的特性：腐蚀性，热敏性，起泡性等。而浮阀塔的优点正是： 而浮阀塔的优点正是： 1．生产能力大，由于塔板上浮阀安排比较紧凑，其开孔面积大于泡罩塔板，生产能力比泡罩塔板大 20%～40%，与筛板塔接近。 2．操作弹性大，由于阀片可以自由升降以适应气量的变化，因此维持正常操作而允许的负荷波动范围比筛板塔，泡罩塔都大。 重庆邮电大学 化工原理课程设计任务书 专业: 班级: 姓名: 学号: 设计时间: 设计题目: 乙醇——水筛板精馏塔工艺设计 设计条件: 1. 常压操作, P=1 atm( 绝压) 。 2. 原料来至上游的粗馏塔, 为95——96℃的饱和蒸汽。因沿 程热损失, 进精馏塔时原料液温度降为90℃。 3. 塔顶产品为浓度92.41%( 质量分率) 的药用乙醇, 产量为 40吨/日。 4．塔釜排出的残液中要求乙醇的浓度不大于0.03%( 质量分 率) 。 5．塔釜采用饱和水蒸汽加热( 加热方式自选) ; 塔顶采 用全凝 器, 泡点回流。 6．操作回流比R=( 1.1——2.0) R min。 设计任务: 1. 完成该精馏塔工艺设计, 包括辅助设备及进出口接管的计 算和选型。 2．画出带控制点的工艺流程图, t-x-y相平衡图, 塔板负荷性能图, 筛孔布置图以及塔的工艺条件图。 3．写出该精流塔的设计说明书, 包括设计结果汇总和对自己 设计的评价。 指导教师: 时间 1设计任务 1.1 任务 1.1.1 设计题目乙醇—水筛板精馏塔工艺设计 1.1.2 设计条件 1.常压操作, P＝1 atm( 绝压) 。 2．原料来至上游的粗馏塔, 为95－96℃的饱 和蒸气。因沿程热损失, 进精馏塔时 原料液温度降为90℃。 3．塔顶产品为浓度92.41%( 质量分率) 的药 用乙醇, 产量为40吨/日。 4．塔釜排出的残液中要求乙醇的浓度不大 于0.03％(质量分率)。 5．塔釜采用饱和水蒸气加热( 加热方式自 选) ; 塔顶采用全凝器, 泡点回流。 6．操作回流比R=(1.1—2.0) R。 min 1.1.3 设计任务 1.完成该精馏塔工艺设计, 包括辅助设备及 进出口接管的计算和选型。 2．画出带控制点的工艺流程示意图, t-x-y相 平衡图, 塔板负荷性能图, 筛孔布置图 以及塔的工艺条件图。 3．写出该精馏塔的设计说明书, 包括设计结 果汇总和对自己设计的评价。 1.2 设计方案论证及确定 1.2.1 生产时日 题目：乙醇水精馏筛板塔设计 设计时间： 化工原理课程设计任务书（化工1） 一、设计题目板式精馏塔的设计 二、设计任务：乙醇-水二元混合液连续操作常压筛板精馏塔的设计 三、工艺条件 生产负荷（按每年7200小时计算）：6、7、8、9、10、11、12万吨/年 进料热状况：自选 回流比：自选 加热蒸汽：低压蒸汽 单板压降：≤0.7Kpa 工艺参数 组成浓度（乙醇mol%） 塔顶78 加料板28 塔底0.04 四、设计内容 1.确定精馏装置流程，绘出流程示意图。 2.工艺参数的确定 基础数据的查取及估算，工艺过程的物料衡算及热量衡算，理论塔板数，塔板效率，实际塔板数等。 3.主要设备的工艺尺寸计算 板间距，塔径，塔高，溢流装置，塔盘布置等。 4.流体力学计算 流体力学验算，操作负荷性能图及操作弹性。 5.主要附属设备设计计算及选型 塔顶全凝器设计计算：热负荷，载热体用量，选型及流体力学计算。 料液泵设计计算：流程计算及选型。 管径计算。 五、设计结果总汇 六、主要符号说明 七、参考文献 八、图纸要求 1、工艺流程图一张(A2图纸) 2、主要设备工艺条件图（A2图纸） 目录 前言 (4) 1概述 (5) 1.1设计目的 (5) 1.2塔设备简介 (6) 2设计说明书 (7) 2.1流程简介 (7) 2.2工艺参数选择 (8) 3工艺计算 (8) 3.1物料衡算 (8) 3.2理论塔板数的计算 (8) 3.2.1查找各体系的汽液相平衡数据 (8) 如表3-1 (8) 3.2.2q线方程 (9) 3.2.3平衡线 (9) 3.2.4回流比 (10) 3.2.5操作线方程 (11) 3.2.6理论板数的计算 (11) 3.3实际塔板数的计算 (11) 3.3.1全塔效率ET (11) 3.3.2实际板数NE (12) 4塔的结构计算 (13)化工原理课程设计精馏塔详细版
填料塔课程设计--填料吸收塔的设计
化工原理甲醇—水连续填料精馏塔
化工原理课程设计-苯-甲苯精馏塔设计
化工原理填料塔课程设计说明书
精馏塔课程设计
化工原理课程设计(规整填料塔)
填料精馏塔设计示例
化工原理课程设计——精馏塔设计
化工原理课程设计乙醇水精馏塔设计
化工原理填料塔课程设计模板
化工原理课程设计 苯-甲苯浮阀精馏塔共19页
化工原理课程设计精馏塔详细版模板
乙醇水精馏塔设计化工原理课程设计